节水和水处理技术更接近商业化

阿卜杜勒-拉蒂夫-贾米尔水与食品系统实验室（J-WAFS）提供解决方案补助金，帮助麻省理工学院的研究人员创办初创公司或产品，将水与食品系统方面的突破性技术商业化。解决方案补助金计划始于 2015 年，由社区 Jameel 提供支持。除了最高 15 万美元的一年期可续期赠款外，该计划还为受赠者配对行业导师，并帮助介绍潜在投资者。自成立以来，J-WAFS 解决方案计划已向麻省理工学院社区提供了超过 300 万美元的资金。许多初创企业和产品，包括一款便携式海水淡化设备和一家将新型食品安全传感器商业化的公司，都是在这一支持下诞生的。

2023 年度 J-WAFS 解决方案资助者是材料科学与工程系的 C. Cem Tasan 教授和土木与环境工程系的 Andrew Whittle 教授。塔桑的项目涉及减少钢铁生产中的用水量，惠特尔的项目则是解决水中有害藻类大量繁殖的问题。项目工作将于今年 9 月开始。

“J-WAFS 执行董事 Renee J. Robins 表示：”今年的解决方案补助金将授予 Tasan 教授和 Whittle 教授，以帮助他们将在麻省理工学院开发的技术商业化。”罗宾斯补充说：”在 J-WAFS 的支持下，我们希望看到这些团队将他们的技术从实验室推向市场，从而对用水和水质挑战产生有益的影响。

通过固态炼钢减少用水量

水是钢铁生产的主要需求。钢铁工业在全球工业淡水消耗量中排名第四，因为在生产过程中需要大量的水主要用于冷却目的。遗憾的是，炼钢过程中淡水的使用与水污染之间也存在着密切的联系。随着全球对钢铁需求的增加，以及气候变化导致淡水供应的减少，需要改进方法以实现更可持续的钢铁生产。

减少炼钢过程中水足迹的策略是探索避免液态金属加工的钢铁回收工艺。基于这一动机，材料科学与工程系 Thomas B. King 冶金副教授 Cem Tasan 和博士后 Onur Guvenc 创建了一种新工艺，称为废金属加固（SMC）。SMC 基于一种成熟的金属成型工艺，即轧辊粘接。传统的轧辊粘接需要对原材料进行强化的表面处理、特定的大气条件和高变形水平。Tasan 和 Guvenc 的研究表明，SMC 可以克服这些限制，即使在表面质量、大气条件和变形水平都不理想的情况下，也能将废料固态粘接成金属板材。通过实验室规模的原理验证研究，他们已经确定了 SMC 工艺条件，并验证了所生产钢板的机械成型性，重点是最常见的金属薄片废料–低碳钢。

J-WAFS 解决方案补助金将帮助该团队建立客户产品原型，设计加工设备，并制定扩展战略和商业模式。通过同时减少用水量、能源需求、污染风险和二氧化碳负担，SMC 有可能将钢材回收的能源需求减少高达 86%，同时减少相关的二氧化碳排放，保护原本用于工业消耗的淡水资源。

趁早检测水中的有害藻华

有害藻华（HABs）是全球淡水和海水环境中一个日益严重的问题，估计每年给饮用水、娱乐用水、商业捕鱼区和海水淡化活动造成 130 亿美元的损失。HAB 对人类健康和水产养殖都构成威胁，从而威胁到食物供应。HABs 中的毒素是由一些蓝藻或蓝绿藻产生的，其群落的组成会随着农业径流、下水道溢流或其他事件造成的富营养化而发生变化。如果能提前预警藻类群落的这些变化，就能最有效地降低 HABs 带来的风险。

大多数藻类的原位测量都是基于荧光光谱法，这种方法使用 LED 诱导荧光 (LEDIF) 设备，或使用 LED 光源诱导特定藻类色素发出荧光的探针。虽然 LEDIF 可以合理估算单个色素的浓度，但它们缺乏分辨率，无法区分自然水体中复杂混合物中的藻类类别。在之前的研究中，土木与环境工程系埃德蒙-K-特纳（Edmund K. Turner）教授安德鲁-惠特尔（Andrew Whittle）与同事合作设计了 REMORA，这是一种用于测量诱导荧光的低成本、可现场部署的原型分光荧光仪。这项研究是麻省理工学院与 AMS 研究所合作的一部分。惠特尔和团队成功地训练了一个机器学习模型，通过使用各种藻类培养物进行广泛的实验室校准程序，对水样中不同藻类群混合物的细胞浓度进行判别和量化。该小组在波士顿和阿姆斯特丹的一系列实地测量中展示了这些能力。

惠特尔将与城市研究与规划系的法比奥-杜阿尔特（Fábio Duarte）、可感知城市实验室（Senseable City Lab）和麻省理工学院不动产中心合作，完善 REMORA 的设计。他们将开发传感器自主操作软件，该软件可远程部署在移动船只或平台上，实现对有害藻类的高分辨率时空监测。传感器的商业化将有望利用 REMORA 的独特功能，为水务公司、环境监管机构和水密集型行业提供长期监测应用。